JPH039268A

JPH039268A - 位相特性測定装置

Info

Publication number: JPH039268A
Application number: JP14351889A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okubo; 宏大久保
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1991-01-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はインダクタ，コンデンサ，抵抗，セラミック発
振子．フィルタ等受動素子の周波数に対する位相特性を
デジタル的に測定するための装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えばフィルタの周波数に対する位相特性は、第４図の
ように周波数の変化に対して位相が一９０゜から＋９０
゜まで変化するが、不良品の場合には破線で示すように
波形に歪が発生する。

従来、このような位相特性を測定する装置として、第５
図のものが知られている。即ち、シンセサイザ２０が発
生した正弦波状の電圧信号ａは、位相特性を測定すべき
被検体２１に印加されるとともに、比較器２２に入力さ
れる。被検体２ｌを通った電流は電流／電圧変換器２３
により電圧信号ｄに変換され、比較器２４に入力される
。ここでは、電圧信号ｄが入力電圧信号ａに対して９０
゜位相が遅れた例を示している。正弦波信号ａ，ｄは比
較器２２。

２４によって方形波ｂ，ｅに変換され、パルス発生器２
５．２６に入力される。一方のパルス発生器２５は方形
波すの立ち上がり時に短いパルス信号Ｃを発生し、他方
のパルス発生器２６は方形波ｅの立ち下がり時に短いパ
ルス信号ｆを発生する。上記パルス信号ｃ、ｒはフリッ
プフロップ２７のセット人力Ｓとリセット人力Ｒとにそ
れぞれ入力される。フリップフロップ２７はパルス信号
Ｃの立ち上がりによりＨレベルとなり、パルス信号ｆの
立ち上がりによりＬレベルとなるパルス信号ｇを発生し
、このパルス信号ｇの幅が電圧信号ａとｄの位相差を表
している。上記パルス信号ｇは積分器２８によって電圧
変換され、その出力電圧りがローパスフィルタ２９によ
って平滑化される。ローパスフィルタ２９の出力電圧ｉ
はＡ／Ｄ変換器３０によってデジタル信号に変換され、
被検体２１に印加された正弦波電圧ａと被検体２１を通
った電流との位相差がデジタル信号として測定される。

〔発明が解決しようとする課題〕上記の位相特性測定装置の場合には、アナログ回路によ
り位相差を電圧レベルに変換し、Ａ／Ｄ変換してデジタ
ル量として得る方式であるが、この方式では、アナログ
回路の欠点として温度による特性変化を起こしやすく、
調整が煩雑であるという欠点がある。また、測定された
位相差は相対値であるので、予め位相特性が既知である
素子を被検体としてセットし、位相−電圧変換特性を求
める必要があり、しかも位相−電圧変換特性が平坦でな
いと、測定誤差が発生するといった問題がある。

さらに、Ａ／Ｄ変換器３０の入力電圧に限界があること
から、最大入力電圧によって規定される変換器３０の分
解能も自ずから制限されるという欠点があった。

本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされたもので、その
目的は、高精度でかつ安定に位相を測定できる位相特性
測定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、被検体に印加さ
れた正弦波電圧を方形波電圧に変換する第１変換器と、
被検体を通った電流を電圧に変換する電流／電圧変換器
と、電流／電圧変換器にて変換された電圧を方形波電圧
に変換する第２変換器と、第１変換器と第２変換器との
方形波電圧の位相差に応じた幅のパルス波を発生するパ
ルス波発生器とを含み、被検体に印加された正弦波電圧
と被検体を通る電流との位相差を測定するための装置に
おいて、所定周波数の基準クロック信号を発生する基準
クロック発生器と、上記パルス波発生器のパルス波と上
記基準クロック信号との論理積を得る論理積手段と、論
理積手段の出力信号をカウントするカウンタとを具備し
たものである。

〔作用〕

即ち、従来（第５図）ではパルス波発生器であるフリッ
プフロップのパルス波ｇを位相差に応じたデジタル信号
に変換するために、積分器、ローパスフィルタおよびＡ
／Ｄ変換器を用いているのに対し、本発明では基準クロ
ック発生器を用いているので、この基準クロック発生器
として水晶発振子を使用すれば、温度特性や経年変化に
対して安定に測定できる。

また、基準クロック発生器の周波数を高くするか、また
はカウンタ長を長くすることにより、分解能を簡単に高
めることができ、位相差を高精度に測定できる。

さらに、基準クロック発生器の１パルス当りの位相は既
知であるから、従来のように位相−電圧変換特性を求め
る必要がなく、したがって位相電圧変換特性が平坦でな
いと測定誤差が発生するといった問題もない。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる位相特性測定装置の一例の回路
図、第２図はその各部の波形図である。

図において、シンセサイザ１．被検体２．比較器（第１
変換器）３、電流／電圧変換器４および比較器（第２変
換器）５は第５図と同様であり、電圧波形Ａ、　　Ｂ、
　Ｃ，Ｄはそれぞれａ、ｂ、ｄ。

ｅと対応しているので、説明を省略する。

一方の比較器３の方形波Ｂはフリップフロップ６のセッ
ト人力Ｓに入力され、他方の比較器５の方形波りはフリ
ップフロップ７のセット人力Ｓに入力される。フリップ
フロップ７のリセット人力Ｒにはフリップフロップ６の
出力Ｅが入力され、フリップフロップ６のリセット人力
Ｒには後述する入出力装置１２のコントロール信号Ｊが
入力される。そのため、フリップフロップ６の出力信号
Ｅは、方形波Ｂの立ち上がりによりＨレベルにセットさ
れ、コントロール信号Ｊの立ち下がりによりＬレベルに
リセットされる。また、フリップフロップ７の出力信号
Ｆは、方形波りの立ち下がりによりＨレベルにセットさ
れ、フリップフロップ６の出力信号Ｅの立ち下がりによ
りＬレベルにリセットされる。このようにフリップフロ
ップ７のリセット入力としてフリップフロップ６の出力
Ｅを人力したのは、フリップフロップ７の出力Ｆをフリ
ップフロップ６の出力Ｅより必ず遅く出力させるためで
ある。

フリップフロップ６．７の出力Ｅ、Ｆは、パルス波発生
器であるフリップフロップ８のセット人力Ｓおよびリセ
ット人力Ｒに入力される。そのため、フリップフロップ
８の出力信号Ｇは、フリップフロップロの出力信号Ｅの
立ち上がりによりＨレベルにセントされ、フリップフロ
ップ７の出力信号Ｆの立ち上がりによりＬレベルにリセ
ットされる。この出力信号Ｇは、方形波Ｂが立ち上がっ
た時に１ルベル、方形波りが立ち下がった時にＬレベル
となり、言わば被検体２に印加された正弦波電圧Ａと被
検体２を通った電流との位相差に応じた幅のパルス信号
となる。

フリップフロップ８の出力信号Ｇは、基準クロツク発生
器９０基準クロツク信号Ｈと共に論理積手段であるＡＮ
Ｄゲート１０に入力される。そのため、ＡＮＤゲート１
０はフリップフロップ８の出力信号ＧがＨレベルの時の
み開き、この時通過したクロック信号Ｉをカウンタ１１
に入力する。カウンタ１１はクロック信号■のパルス数
を計数し、その計数値を入出力装置１２に人力する。こ
のようにして、被検体２に印加された正弦波電圧Ａと被
検体２を通ったｉｔ流との位相差がデジタル的に測定さ
れる。

人出力装Ｗ１２はマイクロコンピュータまたはハードロ
ジック回路等よりなり、フリップフロップ７の出力信号
Ｆが読み込み可能信号として入力され、フリップフロン
プロとカウンタ１１とにコントロール信号Ｊを出力して
いる。

このコントロール信号Ｊの機能は次のようなものである
。

■フリップフロップ６．７およびカウンタ１１をリセッ
トし、測定開始前の初期化を行う。

■測定開始はコントロール信号ＪをＨレベルとしておき
、始めて入ってきた方形波Ｂの立ち上がりからゲート１
０を開き、力うントを開始する。

■測定終了は方形波りの立ち下がりでゲート１０を閉じ
、カウントを終了する。

■カウント値の読み込みは、フリップフロップ７の出力
信号ＦがＨレベルの状態（カウント終了状態）で行う。

上記コントロール信号Ｊの出力や、読み込み可能信号Ｆ
の入力、カウントデータの読み込みは、第３図のような
測定アルゴリズムで制御される。

即ち、測定開始とともに、コントロール信号Ｊを出力し
くステップ１３）、続いて読み込み可能信号Ｆを入力す
る（ステップ１４）、この読み込み可能信号ＦがＨレベ
ルか否かを判別しくステップ１５）、Ｌレベルであれば
再び読み込み可能信号Ｆを入力し、Ｈレベルであれば、
カウントデータを入力しくステップ１６）、測定を終了
する。

なお、カウンタＩＩにて計数された位相値は相対値であ
るので、予め被検体２の入力と出力とを第１図破線で示
すように短絡し、位相０度の測定値を知っておく必要が
ある。ただ、従来のように位相特性が既知の素子を被検
体としてセットし、位相−電圧変換特性を求める必要は
ない。なぜなら、基準クロツク発生器９の周波数は予め
決まっており、１パルス当りの位相は既知であるからで
ある。

上記実施例では、正論理回路で構成したが、これを負論
理回路としてもよ（、フリップフロップ６〜８において
被検体２の入力側電圧Ｂと出力側電圧りの役割を逆にし
たものも可能である。

また、被検体２の入力側電圧Ｂおよび出力側電圧りから
位相差に応じたパルス波Ｇを得るために、フリップフロ
ップ６．７を用いたが、従来（第５図）と同様なパルス
発生器、またはこれと同様な機能を有する回路を用いて
もよい。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、従来の
ように積分器、ローパスフィルタ、　Ａ／Ｄ変換器等を
使用したものに比べ、水晶発振子のような温度特性の安
定した基準クロック発生器を使用できるので、温度特性
や経年変化によって測定値にバラツキが発生しない。

また、基準クロック発生器の周波数を高くするか、また
はカウンタ長を長くすることにより、分解能を簡単に高
めることができるので、位相差を高精度に測定できる。

さらに、基準クロック発生器の１パルス当りの位相は既
知であるから、従来のように位相−電圧変換特性を一々
求める必要がなく、測定が容易になるとともに、測定誤
差も発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる位相特性測定装置の一例の回路
図、第２図はその信号波形図、第３図は入出力装置の制
御フローチャート図、第４図はフィルタの位相特性図、
第５図は従来の位相特性測定装置の回路図、第６図はそ
の信号波形図である。１・・・シンセサイザ、２・・・被検体、３・・・比較
器（第１変換器）、４・・・電流／電圧変換器、５・・
・比較器（第２変換器）、６．７・・・フリップフロッ
プ、８・・・フリップフロップ（パルス波発生器）、９
・・・基準クロック発生器、１０・・・ＡＮＤゲート（
論理積手段）、１１・・・カウンタ、１２・・・入出力
装置。

Claims

【特許請求の範囲】　被検体に印加された正弦波電圧を方形波電圧に変換す
る第１変換器と、被検体を通った電流を電圧に変換する
電流／電圧変換器と、電流／電圧変換器にて変換された
電圧を方形波電圧に変換する第２変換器と、第１変換器
と第２変換器との方形波電圧の位相差に応じた幅のパル
ス波を発生するパルス波発生器とを含み、被検体に印加
された正弦波電圧と被検体を通る電流との位相差を測定
するための装置において、所定周波数の基準クロック信号を発生する基準クロック
発生器と、上記パルス波発生器のパルス波と上記基準ク
ロック信号との論理積を得る論理積手段と、論理積手段
の出力信号をカウントするカウンタとを具備したことを
特徴とする位相特性測定装置。